不仅仅是警探在寻找指纹。气候学家也在寻找:他们一直在寻找人类对地球气候的集体指纹。他们中的大多数人怀疑,我们每年排放到大气中的 60 亿吨二氧化碳可能会通过温室效应使地球变暖。在未来一个世纪里,变暖可能很显著;但现在是否已经可以检测到?去年,两支气候建模团队给出了肯定的答复:人为全球变暖正在发生——几乎可以肯定,而且每年都在变得更加确定。
如果仅仅是看温度计,确定性会更容易。加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的大气科学家本杰明·桑特说,我们知道过去一个世纪地球的温度升高了大约一度华氏度,但可能有许多不同的因素组合——火山、太阳、二氧化碳——会带来相同的温度变化。为了排除自然因素,研究人员不仅关注全球平均温度,还关注地理模式。其想法是,如果我们通过污染来加热地球,那么产生的温度模式将与太阳产生的不同。
1995 年表示已发现地理指纹的两支团队(桑特在利弗莫尔的团队和英国气象局的一个团队)都使用了计算机模型。没有其他方法可行:你不能把地球放在实验室里进行实验。尽管他们使用了不同的方法,但他们成功的原因基本相同:他们考虑到我们不仅能够加热地球,还能够冷却其大片区域。
这是因为我们每年不仅释放 60 亿吨碳,还释放 2300 万吨硫,其中大部分来自化石燃料,主要是以二氧化硫的形式。这种气体变成硫酸盐气溶胶,它们会反射阳光回到太空,而二氧化碳则将热量困在地表附近。硫酸盐的冷却作用更具区域性——它们倾向于停留在其源头附近,主要在北半球,而二氧化碳则扩散到全球——但在过去的几年里,它们对地理温度模式产生了巨大影响已经变得很清楚。利弗莫尔和英国的团队是第一批将这种效应纳入超级计算机气候模型的人。
利弗莫尔的研究人员首先模拟了具有工业化前水平二氧化碳的大气,并测量了它在几个世纪内可能经历的自然变率。然后,他们加入了当今水平的二氧化碳和硫。总的来说,这些混合气体确实使地球变暖,但不如仅二氧化碳带来的变暖程度大。但当研究人员将他们模型预测的当今受污染世界的地理温度模式与过去 50 年真实世界气候的逐年记录进行比较时,得出了一个更引人注目的结果。他们发现,随着时间的推移,真实世界的模式越来越像模型——这是说得通的,因为真实世界的硫酸盐和温室气体水平正在上升到今天的水平。桑特及其同事计算,这种趋势是由纯粹的自然气候变率引起(与空气污染无关)的巧合的可能性充其量很小。
英国团队通过不同的方法得出了基本相同的结论;即使是在超级计算机上,要对气候进行建模也必须简化某些东西,而这两支团队选择了不同的简化方式。英国团队使用了比利弗莫尔团队更真实的海洋,能够将其深度中的热量输送到内部和外部,但大气模型却不那么真实:他们没有重新创建复杂的硫酸盐气溶胶化学过程,而是简单地估计了给定硫排放量地球会反射多少阳光。然后,他们逐年输入了自 1860 年以来大气中二氧化碳的实际测量增加值,并追踪了模型的响应。1950 年之后,真实世界的温度模式越来越符合模型预测的模式——这正如利弗莫尔研究所的研究一样,表明二氧化碳和硫酸盐正在越来越多地控制气候。自然变率产生这种模式的可能性不到 10%。
英国团队让他们的模型未来运行。他们发现,随着硫排放量的增加以及二氧化碳排放量的更快增加,到 2050 年,全球温度将升高 2.3 华氏度。如果没有硫酸盐,则会升高 3.3 度。(北美将获得更大的缓解——温度将升高 3 度而不是 4.5 度。)
其他气候学家一直在赞扬这些研究,但这两支团队本身都很快指出了其中的不足。利弗莫尔模型预测的温度模式与现实在冬季和春季的相关性比在夏季和秋季弱得多。英国团队的相关性在全球范围内有效,但当研究人员详细分析欧洲或北美等地区时,相关性就瓦解了。而且,尽管这两个模型现在都包括了硫酸盐,但都没有包括烟灰或其他产生烟雾的碳氢化合物,这些物质可能会使地球变冷或变暖。目前还没有人足够了解这些影响,无法将其纳入计算机模型。
然而,两支团队都发现了相同的增强模式这一事实,可能仍然暗示着我们的气候影响正在显现。英国团队的负责人约翰·米切尔谨慎地得出结论:“我们发现有新兴证据表明我们开始看到指纹了,但我们还没有完全看到。”就理解气候变化而言,这是“开端之终”,而不是“终结之始”。














